[发明专利]基于液晶高阻表面的波束扫描天线阵

说明书

本发明提供了一种基于液晶高阻表面的波束扫描天线阵，包括天线阵(1)、高阻表面(2)、液晶(3)、金属地(4)以及介质板(5)；所述天线阵(1)能够向外界辐射电磁波；所述高阻表面(2)能够控制天线阵(1)天线单元间的耦合强度；所述液晶(3)能够实现等效介电常数的可调；所述金属地(4)能够承载天线阵(1)、高阻表面(2)以及液晶(3)并提供接地信号；所述介质板(5)作为基底能够承载天线阵(1)、高阻表面(2)、液晶(3)以及金属地(4)。本发明具有方向图连续可调，设计简单，成本低，直流功耗低的特点，适用于接入点天线。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体地，涉及一种基于液晶高阻表面的波束扫描天线阵。

背景技术

下一代通信系统中的最新发展已经提高了对具有高数据传输速率能力的天线系统的需求。因此，可重构的智能天线系统更具吸引力。可重构天线按功能可分为频率可重构、方向图可重构、极化可重构和多功能可重构天线。波束扫描天线阵是方向图可重构天线的一种，其最大辐射方向能够指向一定范围内的任意角度。为了实现波束方向的可调性，相控阵是一种常见的方式。相控阵需要可调的馈电网络和移相器。然而，可调馈电网络和移相器的设计复杂，成本高且体积大。

在微带电路中，经常使用PIN二极管或者变容二极管来实现可重构性。但是随着频率的提高，PIN二极管和变容二极管会产生寄生效应。因此它们不适用于高频。

向列型液晶作为一种连续可调的各向异性电介质，在可调材料中起着重要作用。液晶的介电常数通过施加静电场或磁场而发生变化。液晶广泛用于反射阵和可调漏波天线。但是液晶的介质损耗角较大，会带来较大的介质损耗，降低了天线的增益和辐射效率。

高阻表面是一种周期性结构。通过在单元之间加在半导体器件与控制电路，就可以实现可重构性。但是这种可重构高阻表面往往需要大量半导体器件，所以结构复杂，而且会有较大的直流功耗。

公开号为CN106932933A的专利文献公开了一种液晶天线及其制作方法，该液晶天线包括：天线阵列和至少一个惯性导航单元；其中，天线阵列用于改变馈入液晶天线的电磁波信号的相位，形成对应目标方向的波束；惯性导航单元用于确定天线在导航坐标系中的运动参数；惯性导航单元与所在基板之间具有种子层。这样本发明通过增加种子层，采用半导体工艺将惯性导航单元与天线阵列集成在一起，从而提高了天线系统的集成化，有利于实现天线系统的小型化和多功能化发展；同时通过天线阵列可以实现对天线波束的精确控制，通过惯性导航单元可以实现对天线运动的精准定位。但是液晶的介质损耗角较大，会带来较大的介质损耗，降低了天线的增益和辐射效率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于液晶高阻表面的波束扫描天线阵。

根据本发明提供的一种基于液晶高阻表面的波束扫描天线阵，包括天线阵、高阻表面、液晶、金属地以及介质板；

所述天线阵能够向外界辐射电磁波；

所述高阻表面能够控制天线阵天线单元间的耦合强度；

所述液晶能够实现等效介电常数的可调；

所述金属地能够承载天线阵、高阻表面以及液晶并提供接地信号；

所述介质板作为基底能够承载天线阵、高阻表面、液晶以及金属地。

优选地，所述天线阵包括一个主辐射单元和两个寄生单元，两个寄生单元位于对称分布在主辐射单元的两侧。

优选地，所述天线阵采用电控寄生天线阵，射频信号只馈电给主辐射单元，寄生单元上没有射频馈电电路。

优选地，所述天线阵的天线单元为长方形、正方形或圆形微带天线；所述天线单元沿着H面排列。

优选地，所述天线阵的天线单元为贴片天线。